基于状态观测器的主动悬架滑模控制研究

发布时间：2024-03-04 01:00

　　主动悬架可以根据不同的行驶条件,产生主动控制力来改善悬架特性,有效的平衡车辆行驶的操纵稳定性和平顺性。然而,由于参数时变、外部扰动、非线性等因素的影响,悬架系统采用常规的控制算法时不易满足车辆行驶时鲁棒性需求。针对主动悬架系统的上述问题,本文以滑模变结构理论为基础,以提高车辆行驶平顺性为目的,设计了主动悬架的滑模变结构控制器。针对滑模控制器的抖振问题,本文采用径向基神经网络算法优化滑模切换开关达到抑制抖振的效果。另外,由于控制算法需要实时而准确的车辆振动状态,采用卡尔曼滤波算法设计了车辆振动状态观测器。本文通过对所设计模型进行仿真,来验证所提出控制器及算法的性能。以下为具体研究内容与结论:(1)采用滤波白噪声法建立了单轮路面输入模型,分析了左右车轮的相干性和前后车轮的时滞性,建立了四轮路面激励时域模型。建立了七自由度主动悬架动力学模型,整车天棚阻尼参考模型,以及基于二者的误差模型,为后续的滑模控制器设计奠定基础。(2)设计了基于径向基神经网络的滑模变控制器。滑模控制器以理想天棚阻尼悬架模型中的状态变量为跟踪目标,控制主动悬架模型,实现车辆平顺性的提高。利用径向基神经网络算法对于函数逼近...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 车辆悬架系统概述
        1.1.1 悬架的结构介绍
        1.1.2 悬架的分类
    1.2 课题的研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状及发展趋势
        1.3.1 主动悬架技术的研究现状
        1.3.2 主动悬架控制方法的研究现状
        1.3.3 车辆状态估计的研究概述
        1.3.4 主动悬架的发展趋势
    1.4 本文的主要研究内容
第二章 主动悬架动力学模型的建立及其评价指标
    2.1 基于白噪声法的路面激励模型建立
        2.1.1 单轮路面输入时域模型建立
        2.1.2 前后车轮时滞性及左右车轮相干性分析
    2.2 主动悬架系统动力学模型
        2.2.1 主动悬架动力学模型的简化分析
        2.2.2 七自由度主动悬架动力学模型的建立
    2.3 整车天棚阻尼参考模型
        2.3.1 整车天棚阻尼参考模型的建立
        2.3.2 基于天棚阻尼参考模型的误差模型建立
    2.4 主动悬架系统的性能评价指标
    2.5 本章小结
第三章 基于径向基神经网络的主动悬架滑模控制器设计
    3.1 主动悬架系统的能控性与能观性分析
    3.2 主动悬架系统滑模控制器的设计
        3.2.1 滑模控制的基本理论
        3.2.2 滑模控制器的设计思路及设计方法
        3.2.3 主动悬架系统的滑模控制器设计
    3.3 基于径向基神经网络的滑模控制器设计
        3.3.1 滑模变结构控制的抖振问题
        3.3.2 径向基神经网络控制理论
        3.3.3 径向基神经网络滑模控制器设计
    3.4 本章小结
第四章 卡尔曼滤波车辆振动状态观测器的设计
    4.1 状态观测的介绍
    4.2 卡尔曼滤波算法
    4.3 车辆振动卡尔曼滤波状态观测器的设计
    4.4 本章小结
第五章 悬架控制系统的仿真分析
    5.1 悬架系统仿真模型的建立
        5.1.1 路面输入仿真模型的建立
        5.1.2 被动悬架仿真模型的建立
        5.1.3 主动悬架控制系统与天棚阻尼控制系统仿真模块建立
        5.1.4 基于径向基神经网络的滑模控制器仿真模型建立
        5.1.5 卡尔曼滤波状态观测器模块仿真模型的建立
    5.2 主动悬架系统仿真分析
        5.2.1 卡尔曼状态观测器的有效性分析
        5.2.2 凸块路面输入下的仿真分析
        5.2.3 随机路面输入下的仿真分析
    5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3918640